來自德累斯頓工業(yè)大學(xué)的一組物理學(xué)家和化學(xué)家最近提出了一種有機薄膜傳感器，以解釋一種確定光波長并達到一納米光譜分辨率的非常新的方法。該研究發(fā)表在《先進材料》雜志上。

用于新型傳感器概念的活性薄膜只有人的頭發(fā)那么厚，在這里加工在薄玻璃基板上，并表現(xiàn)出與波長相關(guān)的發(fā)光。圖片來源：德累斯頓工業(yè)大學(xué)

薄膜傳感器有一天可能會取代對外部光譜儀的要求，因為它們是集成組件。這項創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)成為專利申請的主題。

一組稱為光譜學(xué)的實驗技術(shù)根據(jù)特定特征（例如波長或質(zhì)量）將輻射分離成成分。 

光譜儀被用作各種領(lǐng)域的傳感器，包括醫(yī)療、工程、食品工業(yè)和許多其他領(lǐng)域。

他們可以識別光源的顏色（波長）。用于商業(yè)銷售的儀器通常巨大且非常昂貴。它們中的大多數(shù)是建立在棱鏡或光柵原理上的，該原理表明光是折射的，波長由折射角決定。

多年來，應(yīng)用物理研究所 (IAP) 和德累斯頓工業(yè)大學(xué)德累斯頓應(yīng)用物理與光子材料綜合中心 (IAPP) 對這些基于有機半導(dǎo)體的傳感器組件進行了研究。Senorics 和 PRIUVE的衍生產(chǎn)品已經(jīng)使兩個系統(tǒng)走向市場成熟。

目前，IAP 和 IAPP 的科學(xué)家們創(chuàng)造了一種薄膜傳感器，它解釋了一種確定光波長的全新方法，并且由于其體積小和成本低，與現(xiàn)有的商用光譜儀相比具有顯著優(yōu)勢。該傳感器是與物理化學(xué)研究所合作創(chuàng)建的。

創(chuàng)新傳感器的工作原理如下：發(fā)光材料的薄涂層被未知波長的光激發(fā)。

長發(fā)光（磷光）和短發(fā)光（熒光）實體共存于薄膜中，每種實體以不同的方式吸收研究中的光。未知輸入光的波長可以從余輝的強度推導(dǎo)出來。

我們利用發(fā)光材料中激發(fā)態(tài)的基本物理學(xué)。不同波長的光在這樣的系統(tǒng)中激發(fā)，并且當適當組合時，一定比例的長壽命三重態(tài)和短壽命單重態(tài)自旋態(tài)。此外，我們扭轉(zhuǎn)了這種依賴。通過使用光電探測器識別自旋分數(shù)，我們可以識別光波長。

Anton Kirch，博士生，應(yīng)用物理研究所，德累斯頓工業(yè)大學(xué)

“我們在德累斯頓的研究聯(lián)盟的強大力量是我們的合作伙伴。與物理化學(xué)的 Alexander Eychmüller 教授和光電子學(xué)教授 Karl Leo 的團隊一起，我們可以自己進行所有的制造和分析步驟，從材料合成和薄膜處理開始，到有機探測器的制造結(jié)束，”負責協(xié)調(diào)該項目的 Sebastian Reineke 教授說。

IAP 有機傳感器和太陽能電池組負責人 Johannes Benduhn 博士說：“我真的很感動，一個簡單的光敏薄膜與光電探測器相結(jié)合可以形成如此高分辨率的設(shè)備。”

通過采用這種方法，研究人員成功地跟蹤了光源的微小波長變化，并獲得了亞納米光譜分辨率。

除了表征光源外，創(chuàng)新傳感器還可用于防偽：“例如，可以使用小型且廉價的傳感器快速可靠地檢查紙幣或文件的某些安全特征，從而確定其真實性，而無需任何用于昂貴的實驗室技術(shù)，”Anton Kirch 解釋道。